Reologia de concretos refratários na presença de (1)

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INTRODUÇÃO
 
Concretos refratários usados nas indústrias de aço e outras 
aplicações envolvendo alta temperatura são tipicamente 
constituídos por uma mistura de matérias-primas grosseiras 
(5 mm-100 µm) e finas (100-0,1 µm), um agente ligante e 
aditivos químicos em água.
Os agentes ligantes são em sua maioria, óxidos capazes 
de se hidratar e promover a coesão do corpo conformado. 
Nesta categoria podem ser incluídos os cimentos de alta 
alumina e as aluminas hidratáveis. 
Os cimentos de alta alumina (cimentos de aluminato de 
cálcio, CAC) constituem os agentes ligantes mais utilizados 
em aplicações industriais, devido principalmente a sua 
Reologia de concretos refratários na presença de 
diferentes tipos de aditivo e ligante hidráulico
(Refractory castables rheology in the presence ofRefractory castables rheology in the presence of 
different sort of additive and hydraulic binders)
I. R. Oliveira, V. C. Pandolfelli
Departamento de Engenharia de Materiais - DEMa, Universidade Federal de S. Carlos - UFSCar
Rod. Washington Luiz, km 235, C.P. 676, S. Carlos, SP 13565-905
ivone@iris.ufscar.br, vicpando@power.ufscar.br
disponibilidade, baixo custo, capacidade de conferir alta 
resistência mecânica a verde aos concretos e resistência 
ao ataque de agentes agressivos, quando em uso [1]. Já, as 
aluminas hidratáveis foram desenvolvidas como alternativa 
direta ao uso de cimentos refratários, uma vez que o óxido 
de cálcio oriundo do cimento leva a uma deterioração das 
propriedades mecânicas dos concretos a altas temperaturas 
em sistemas contendo sílica. Tais ligantes hidráulicos podem 
ser compostos por uma variedade de fases de transição da 
alumina. São geralmente produzidos pela calcinação rápida 
da gibsita, resultando principalmente na alumina-rho (ρ), 
que apresenta baixa cristalinidade e alta área superficial.
Os aditivos químicos podem ser adicionados aos 
concretos com diferentes propósitos, como por exemplo: a) 
Resumo
Aditivos químicos podem ser adicionados aos concretos refratários com diferentes propósitos, como por exemplo, visando a dispersão das 
partículas finas da matriz por meio de mecanismos de dispersão eletrostáticos/eletroestéricos (dispersantes) e para controlar o processo de 
hidratação das partículas do agente ligante (retardadores/aceleradores). O estado de dispersão da matriz de um concreto refratário apresenta 
uma grande influência no comportamento reológico desse material, determinando as técnicas utilizadas para a sua aplicação. Os concretos 
bombeáveis tem crescido em importância tecnológica devido principalmente à possibilidade de se moldar peças que se encontram distantes 
do local de mistura, de maneira rápida, eficiente, sem desperdícios e com menor custo. Todavia, para que as vantagens tecnológicas deste 
processo sejam melhor exploradas, é necessário que o comportamento reológico e as características de endurecimento (tempo de pega) do 
concreto sejam compatíveis com o processo. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar simultaneamente a capacidade de 
diferentes aditivos quanto à dispersão das partículas da matriz, bem como a sua influência no processo de hidratação de diferentes tipos de 
ligantes hidráulicos, utilizando-se medidas da fluidez e da trabalhabilidade destes concretos refratários.
Palavras-chave: alumina hidratável, aluminato de cálcio, concretos refratários, fluidez, trabalhabilidade.
Abstract
Chemical additives may be added to the castables for different purposes, as for example, to disperse matrix fine particles through 
electrostatic/electrosteric mechanisms (dispersants) and to control the hydration process of cement particles (retarders/accelerators). The 
state of dispersion of the castables matrix particles presents a direct influence in their rheological behavior, defyning the techniques that can 
be used for their installation. The growing demand for automatically transported refractory castables has stimulated the use of pumpable 
castables due to its fast and high quality placing, without losses and with reduced costs. However, in order to explore the technological 
advantages of this process it is necessary that the rheological behavior and setting characteristics of castables are in tune with the process. In 
this context, the objective of this work was simultaneously evaluate the influence of the different additives on the matrix particles dispersion 
and the hydration process of different hydraulic binder, through fluidity and setting time measurements of refractory castables. 
Keywords: hydratable alumina, calcium aluminate cement, refractory castables, fluidity, workability.
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promover a dispersão das partículas finas da matriz por meio 
de mecanismos de dispersão eletrostáticos/eletroestéricos 
(dispersantes), b) melhorar a capacidade de molhamento 
de algumas matérias-primas em água (surfactantes) e c) 
controlar o processo de hidratação das partículas do agente 
ligante (retardadores/aceleradores).
Dessa forma, a seleção de aditivos químicos apresenta 
um forte impacto nas várias características do processamento 
dos concretos, incluindo o estado de dispersão das partículas, 
homogeneidade, propriedades reológicas, comportamento 
de “pega” e consumo de água.
O estado de dispersão das partículas do concreto determina 
a fluidez desses materiais enquanto sua trabalhabilidade é 
governada principalmente pelo processo de hidratação do 
agente ligante [2].
O processo de hidratação das partículas de cimento em 
água envolve três períodos distintos: dissolução de íons, 
nucleação e precipitação de fases hidratadas. Tão logo as 
partículas de cimento entram em contato com a água, fases 
anidras de aluminato de cálcio começam a dissociar e liberam 
íons cálcio (Ca2+) e tetra hidróxido aluminato (Al(OH)
4
-) 
no meio líquido. O processo de dissolução ocorre até que 
a concentração desses íons na solução aquosa alcance um 
certo nível de saturação, promovendo a sua precipitação 
na forma de hidratos de aluminato de cálcio, por meio de 
mecanismos de nucleação e crescimento. A precipitação dos 
primeiros produtos hidratados diminui a concentração de 
íons em solução para níveis abaixo da condição de saturação, 
favorecendo a dissociação de fases anidras. Isso resulta num 
processo contínuo de dissolução-precipitação que ocorre até 
que a maioria (ou toda) fase anidra tenha reagido. Desde que 
a nucleação heterogênea na superfície das partículas seja 
favorecida, as fases hidratadas precipitadas tendem a formar 
fortes ligações entre partículas vizinhas, promovendo o 
endurecimento ou pega do concreto [3, 4].
A capacidade ligante das aluminas hidratáveis deriva 
da sua fácil rehidratação quando em contato com a água a 
temperatura ambiente [5]:
ρ-Al
2
O
3
+ H
2
O → Al
2
O
3
.3H
2
O + Al
2
O
3
(1≈2)H
2
O (A)
Nos primeiros estágios da hidratação uma espessa camada de 
alumina gel é formada e, com o decorrer da reação, parte deste gel 
é transformado em boemita (Al
2
O
3
 1≈2 H
2
O) e principalmente 
baierita (Al
2
O
3.
3H
2
O). Os cristais interligados de baierita e o gel 
conferem resistência mecânica a verde aos refratários por meio 
do preenchimento de poros e redução dos defeitos superficiais. 
Tal cristalização também favorece a formação de estruturas na 
superfície dos agregados, unindo os grãos adjacentes à matriz 
circundante [6]. 
Têm-se observado que o processo de hidratação do 
ligante em meio aquoso é sensivelmente influenciado pela 
presença de aditivos dispersantes [7-9]. Neste contexto, 
este trabalho teve como objetivo avaliar simultaneamente 
a capacidade de diferentes aditivos quanto à dispersão das 
partículas da matriz, bem como a sua influência no processo 
de hidratação de diferentes tipos de ligantes hidráulicos, por 
meio de medidas de fluidez e trabalhabilidade de concretos 
refratários.
MATERIAIS E MéTODOS 
Os concretos refratários foram formulados segundo o 
modelo de empacotamento de partículas de Andreasen [10], 
comcoeficiente (q) 0,21 e diâmetro máximo de partícula 
igual a 4750 µm, por meio do software PSDesigner [11]. 
Como agentes ligantes foram utilizados a alumina hidratável 
Alphabond 300 (Almatis-US) e os cimentos de aluminato de 
cálcio CA14M (Almatis-US) e Secar 71 (Lafarge Aluminates-
França). A caracterização das matérias-primas e ligantes, 
bem como as composições resultantes são apresentadas nas 
Tabelas I e II, respectivamente. 
Como aditivos dispersantes foram avaliados os seguintes 
compostos: ácido cítrico anidro (Labsynth, 192 g/mol), 
citrato de diamônio (Sigma Aldrich) e os polímeros da 
família do poliglicol, fornecidos pela Bayer (CD, CT e CS). 
Esses aditivos foram adicionados ao concreto com teores 
Tabela I - Caracterização das matérias-primas e ligantes selecionados para formulação dos concretos refratários.
[Table I - Characterization of raw materials and binders used for the preparation of the refractory castables.]
 Matérias-primas Distribuição Densidade real Área 
 granulométrica (µm) (g/cm3) superficial (m2/g)
 Alumina 4/10 4750 - 2000 3,90 -
 eletrofundida 8/20 2360 – 710 3,90 -
 branca 20/40 710 – 355 3,90 -
 (agregados) 40 F 425 – 106 3,90 -
 200 F 106 – 11,3 3,90 -
 Alumina calcinada A 17NE 11,30 – 0,21 3,94 2,90
 (matriz) CT 3000SG 6,69 – 0,21 3,97 8,00
 CA14M 63 – 5,6 2,96 1,87
 Ligantes Secar 71 63 – 8,0 2,98 1,17
 Alphabond 300 9,5 – 0,18 3,20 162,43
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previamente determinados por meio de curvas de dispersão 
realizadas para suspensões aquosas da matriz e ligantes, 
isoladamente. 
As suspensões aquosas da matriz (A17-NE) e ligantes 
utilizados foram preparadas com teores de sólidos distintos 
dados as diferentes distribuições granulométricas e estado 
de aglomeração das partículas: 57%-vol. (A17-NE), 40%-
vol. (CA14M, Secar-71) e 20%-vol. (Alphabond 300). 
Esses ensaios consistiram na medida da viscosidade das 
suspensões em função do teor de dispersante para uma 
taxa de cisalhamento de 50 s-1, utilizando-se o equipamento 
Rheostress 300 da ThermoHaake. Adicionalmente, foram 
realizadas medidas de potencial de zeta para suspensões da 
matriz (A17-NE) na presença dos diferentes aditivos. As 
medidas de potencial zeta foram monitoradas em função do 
pH, com o auxílio de um sensor conectado a um sistema 
automático de aquisição de dados (ESA 9800, Matec Applied 
Sciences – UK). Soluções aquosas de KOH e HNO
3
 (2 N) 
foram utilizadas para ajustar o pH das suspensões. 
A mistura das matérias-primas, após pesagem das 
composições formuladas, foi realizada em um reômetro para 
concretos [12] com rotação constante de 44 rpm. Inicialmente 
foram realizados ensaios exploratórios de mistura nos quais 
foram ajustados os teores de água e aditivo necessários para 
a preparação dos concretos. 
A adição do teor de água definido para cada tipo de 
composição foi realizada em etapas para garantir a efetiva 
mistura dos sistemas otimizando a fluidez [13, 14]. Após 
mistura a seco durante 60 segundos visando a quebra dos 
aglomerados e conseqüente homogeneização de seus 
componentes, adicionou-se 75% do total de água necessária 
para a “virada do concreto”, a qual pode ser definida como o 
momento no qual o concreto passa a se comportar como um 
meio contínuo. Ao “virar”, o restante da água foi adicionado 
e a rotação foi mantida até a completa mistura do sistema. 
Após este processo de mistura, os concretos foram 
analisados quanto a fluidez livre e perfil de endurecimento. 
O teste de fluidez livre consiste em preencher um molde 
cônico com o concreto e retirá-lo verticalmente para 
possibilitar o escoamento do material. A medida de fluidez 
livre corresponde ao espalhamento porcentual médio 
formado pelo concreto obtido utilizando-se um molde no 
formato de tronco de cone. Já para a avaliação quanto ao 
perfil de endurecimento a mistura dos concretos foi mantida 
a uma rotação constante de 20 rpm até que fosse registrado 
aumento do nível de torque (curvas de torque em função 
do tempo). O tempo após a virada no qual se verificou o 
início do aumento de torque foi tomado como o tempo de 
trabalhabilidade do sistema.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Inicialmente, suspensões aquosas da matriz (A17-NE) 
e dos ligantes utilizados foram preparadas isoladamente 
para avaliação quanto à eficiência de diferentes aditivos 
na dispersão das partículas desses materiais. Os resultados 
do teor necessário para promover a menor viscosidade da 
suspensão em cada caso são apresentados na Tabela III. 
Suspensões da matriz também foram avaliadas quanto 
ao desenvolvimento de carga elétrica na superfície das 
partículas na presença do teor ótimo dos aditivos testados 
(0,1 mg/m2). As curvas de potencial zeta em função do pH 
são apresentadas na Fig. 1. Entre os aditivos testados, o ácido 
cítrico e o citrato promoveram maior potencial de repulsão 
entre as partículas da matriz justificando os menores valores 
de viscosidade obtidos.
 Aditivos Teor Materiais
 ótimo viscosidades mínimas (mPa.s), 50 s-1
 (mg/m2) 17-NE Alphabond CA14M Secar-71
 300 
 s/ aditivo 0 852 154 386 473
 0,1 190 
 Ácido 0,2 4
 cítrico 0,7 281 310
 Citrato 0,1 192 4
 diamônio 0,6 320 299
 0,1 279
 CD 0,3 6
 1,5 102 66
 0,1 381 
 CT 0,2 9 
 0,9 83 73
 0,1 320 
 CS 0,2 20 
 0,9 119 57
Tabela III - Viscosidades mínimas obtidas para suspensões 
de A17-NE (57%-volume), Alphabond 300 (20%-volume), 
CA14M e Secar-71 (40%-volume) na presença de um teor 
ótimo de aditivo.
[Table III - Viscosity measurements of suspensions 
containing, A17-NE (57 vol%), Alphabond 300 (20 vol%), 
CA14M and Secar-71 (40 vol%), prepared with optimum 
additive content.]
 Tipo de ligante
 Matérias- CA14M Secar 71 Alphabond
 primas (%-p) 300 
 Agregado 69 69 75
 (4/10 – 200F) 
 CT 3000SG 3,00 3,00 5,00
 A 17NE 22,00 22,00 14,00
 CA14M 6,00 - -
 Secar 71 - 6,00 -
 Alphabond 300 - - 6,00
Tabela II - Composições dos concretos refratários preparados 
com diferentes tipos de ligantes.
[Table II - Refractory castables compositions prepared with 
different sources of binders.]
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Uma vez conhecido o efeito dos aditivos sobre cada 
material (matriz e ligante) isoladamente, foi testada a sua 
eficiência na dispersão do concreto refratário. Os concretos 
refratários podem ser visualizados como uma suspensão 
aquosa com alta concentração de sólidos, onde a adequada 
dispersão da matriz possibilita a obtenção de superiores 
valores de fluidez [15]. Para cada composição testada o teor 
de aditivo foi variado do valor necessário para a dispersão 
da matriz (0,1 mg/m2) até o teor determinado para cada 
ligante específico. O teor ótimo para cada caso, que permitiu 
a preparação de concretos homogêneos bem como o teor de 
água utilizado são apresentados na Tabela IV. Nota-se que 
para os ligantes CA14M e Secar-71 foi necessária uma adição 
de aditivo bem superior à necessária apenas para a dispersão 
da matriz, atribuindo à adequada dispersão do ligante um 
papel primordial na otimização de todo o sistema.
O comportamento de mistura de concretos preparados 
com o ligante CA14M na presença de diferentes aditivos é 
apresentado na Fig. 2. 
Com a adição inicial de água ocorre na mistura, a 
formação de um filme líquido na superfície das partículas. 
Devido ao empacotamento, a proximidade desses filmes de 
partículas distintas causa o surgimento de forças de adesão 
entre elas devido a efeitos de capilaridade. À medida que 
mais água é adicionada e/ou que esta esteja mais bem 
distribuída no sistema, aumenta a quantidade de partículas 
recobertas, causando aumento no torque necessário para o 
cisalhamento. Quando o teor de água atinge um determinado 
valor crítico capaz de formar pontes entre as partículas, 
ocorre um drástico aumento na resistência ao cisalhamento 
devido a forças capilares de atração. O teor crítico é atingido 
quando houver água suficiente para preencher os vaziosentre 
as partículas e recobrir suas superfícies (torque de virada). A 
partir desta condição, a adição de água ao material provoca o 
desaparecimento das pontes e a resistência ao cisalhamento 
diminui instantaneamente (“virada do concreto”) [13, 14].
Com base nos resultados apresentados na Fig. 2, o aditivo 
CD mostrou-se o mais eficiente promovendo a mistura do 
concreto com inferior valor de torque de virada e um menor 
tempo necessário para a completa mistura. Menores níveis 
de torque de virada estão associados a uma melhor dispersão 
das partículas, uma vez que o concreto adequadamente 
disperso oferece menor resistência ao cisalhamento, 
reduzindo o torque necessário para misturá-lo em uma 
determinada rotação. Além disso, na presença desse aditivo 
pode-se aliar uma alta fluidez (100%) com adequado tempo 
de trabalhabilidade (30 min), como apresentado na Fig. 3. 
Tais propriedades reológicas do concreto são fundamentais 
para que sejam determinadas as suas características de 
aplicação. A obtenção de composições com elevada fluidez 
facilita a etapa de aplicação do concreto [10, 15, 16]. Fluidos 
auto-escoantes preenchem moldes por ação do próprio peso 
enquanto concretos menos fluidos necessitam de técnicas que 
envolvem vibração de alta energia. Entretanto, a aplicação 
dos concretos não envolve apenas a sua moldagem, mas 
também a forma de transporte do material até o local onde 
será aplicado. Diversas técnicas com este fim podem ser 
citadas, como a projeção, o vertimento e o bombeamento.
A técnica de bombeamento tem crescido em importância 
tecnológica na aplicação de concretos, devido principalmente 
à possibilidade de se moldar peças que se encontram 
distantes do local de mistura, de maneira rápida, eficiente, 
sem desperdícios e com menor custo. Neste processo o 
concreto é bombeado a altas taxas de cisalhamento por meio 
de uma tubulação, diretamente do misturador até o local de 
aplicação. Todavia, para que as vantagens tecnológicas deste 
processo sejam exploradas de maneira ótima, é necessário 
que o comportamento reológico e as características 
de endurecimento (tempo de pega) do concreto sejam 
compatíveis com o processo. No caso de um endurecimento 
rápido o transporte do concreto em uma tubulação será 
Figura 1: Curvas de potencial zeta em função do pH para suspensões 
de alumina A17-NE na presença de um teor ótimo dos diferentes 
aditivos testados (0,1 mg/m2).
[Figure 1: Zeta potential curves as a function pH for alumina 
suspensions (A17-NE) containing 0.1 mg/m2 of different 
additives.]
Tabela IV - Teores de aditivos e de água determinados para 
a preparação das diferentes composições dos concretos 
refratários.
[Table IV - Additive and water content used for the preparation 
of the different compositions of refractory castables.] 
 Composição Tipo de Teor de Teor de 
 aditivo aditivo água 
 (mg/m2) (%-p)
 Ácido cítrico 0,7 5,5
 Citrato diamônio 0,5 5,3
 CA14M ou CD 1,3 5,2
 Secar 71 CT 0,9 4,5
 CS 0,9 4,5
 Ácido cítrico 0,2 6,0
 Citrato diamônio 0,2 6,3
Alphabond 300 CD 0,2 5,5
 CT 0,2 5,5
 CS 0,2 5,5
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limitado, aumentando o risco de entupimento. Dessa forma, 
um dos principais fatores a ser considerado na adequação da 
aplicação do concreto refratário é o tempo de endurecimento 
(trabalhabilidade).
A trabalhabilidade do concreto é primariamente 
determinada pela velocidade em que ocorrem as reações 
de hidratação do ligante. Na presença dos aditivos AC e 
CS embora tenham sido obtidos os maiores valores de 
fluidez indicando a dispersão mais eficiente do concreto, 
foi observado redução do tempo de trabalhabilidade. Isso 
pode ser atribuído a pega do concreto ter sido acentuada na 
presença desses aditivos, ou seja, na presença desses aditivos 
o mecanismo de hidratação do ligante foi favorecido. O 
mecanismo de hidratação dos ligantes CA14M e Secar 71, 
principalmente a etapa de precipitação, pode ser acelerado 
devido a liberação de cátions no meio líquido por parte dos 
aditivos. O aumento da concentração de cátions no meio 
promove a formação de compostos com os íons Al(OH)
4
- 
provenientes da dissolução das partículas de cimento. Com 
isso, ocorre um aumento da concentração de íons Ca2+ no 
meio favorecendo a formação de hidratos mais ricos em cálcio 
que são por natureza menos solúveis e portanto, precipitam 
mais rapidamente, acelerando a pega do concreto.
Entretanto, o aditivo AC bem como o citrato são apontados 
na literatura [8, 9, 17] como eficientes aditivos retardadores 
do mecanismo de hidratação. Tal comportamento foi 
confirmado em ensaios anteriores nos quais o tempo de pega 
de ligantes distintos foram medidos na presença de diferentes 
aditivos dispersantes [8, 9]. Tais aditivos apresentam 
grande afinidade pelos íons cálcio e assim dificultam a 
formação de hidratos menos solúveis atrasando a etapa de 
precipitação. Com isso, tudo indica que a “pega” inicial do 
concreto responsável pelo aumento do torque (queda de 
trabalhabilidade) não é causada pela formação de hidratos 
quando na presença desses aditivos.
Um outro fator a ser considerado é a conseqüência do 
aumento da força iônica resultante da dissolução das partículas 
do ligante no estado de dispersão das partículas da matriz. 
Tais aditivos dispersam as partículas da matriz por meio do 
mecanismo eletrostático de estabilização, ou seja, adsorvem 
na superfície dessas partículas e promovem repulsão entre 
elas pela geração de cargas elétricas oriundas da dissociação 
de alguns dos seus grupos como OH e COOH, resultando 
em valores mais negativos de potencial zeta, Fig. 1. O fato 
desses grupos ionizados (O-, COO-) na superfície dessas 
partículas serem neutralizados pelos íons Ca2+, provenientes 
da dissolução do ligante, reduz o potencial de repulsão entre 
as partículas da matriz promovendo uma aglomeração do 
sistema. Tal fato justifica a reduzida trabalhabilidade dos 
concretos quando na presença desses aditivos apesar do 
eficiente efeito dispersante (altos valores de fluidez, Fig. 
3) contrariando também o seu efeito retardador. Em outras 
palavras, a afinidade desses aditivos quando no meio líquido 
pelos íons cálcio promove um aumento da dissolução das 
partículas de cimento gerando um aumento da força iônica 
do meio. O aumento da força iônica resulta na compressão 
da dupla camada elétrica das partículas da matriz, reduzindo 
a repulsão eletrostática entre as mesmas e tornando-as mais 
susceptíveis a aglomeração. Além disso, quando a matriz é 
dispersa com ácido cítrico ou citrato, devido a baixa massa 
molecular, a camada eletrostática gerada é pouco espessa 
deixando de impedir a aglomeração das partículas tão logo a 
força iônica começa a aumentar. Por outro lado, a estrutura 
apresentada pelos demais aditivos deve proporcionar uma 
camada protetora mais espessa na superfície das partículas e 
portanto menos sensível ao aumento da força iônica.
Dessa forma, a trabalhabilidade de um concreto não 
pode ser determinada apenas pela cinética de hidratação do 
ligante, devendo-se considerar o sistema como um todo. 
O comportamento de mistura de concretos preparados 
com o ligante Secar 71 na presença de diferentes aditivos 
é apresentado na Fig. 4. Com base nestes resultados pode 
ser observado que somente na presença de ácido cítrico a 
mistura do concreto foi dificultada elevando-se o nível de 
torque de virada e o tempo para a completa mistura. O aditivo 
CD, assim como para o caso do CA14M, mostrou-se o mais 
eficiente aliando uma alta fluidez (112%) com adequada 
trabalhabilidade (34 min), como apresentado na Fig. 5.
As quedas de trabalhabilidade na presença dos aditivos 
Figura 2: Comportamento de mistura de concretos preparados com 
CA14M na presença de diferentes aditivos dispersantes.
[Figure 2: Mixing curve profiles for the CA14M containing 
castables in the presence of different dispersant additives.]
Figura 3: Fluidez e Trabalhabilidade de concretos preparados com 
CA14M na presençade diferentes aditivos dispersantes.
[Figure 3: Fluidity and workability for the CA14M containing 
castables in the presence of different dispersant additives.]
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AC, citrato e CS ocorrem pelas mesmas razões discutidas 
no caso do CA14M uma vez que tais ligantes apresentam 
o mesmo mecanismo de hidratação. Cabe ressaltar, que na 
presença de ácido cítrico a aglomeração entre as partículas 
da matriz é ainda mais acentuada uma vez que ocorre 
simultaneamente uma queda de pH do meio, ou seja, o pH 
do concreto se desloca de ~ 10 para valores próximos de 6 
(ponto isoelétrico do sistema matriz-ácido cítrico, Fig. 1). 
A mistura de um sistema em tais condições exige maiores 
níveis de torque (Figs. 2 e 4). Além disso, quanto maior a 
energia de mistura fornecida a uma composição, maior 
também será a dissipação de calor, gerando aquecimento 
indesejável ao concreto o que contribui para a redução do 
tempo de pega.
As curvas de mistura para as composições moldadas 
utilizando-se como ligante Alphabond 300 na presença de 
diferentes aditivos dispersantes são apresentadas na Fig. 
6. Os resultados quanto a fluidez desses concretos são 
apresentados na Fig. 7, em comparação com os valores de 
trabalhabilidade obtidos.
Com base nestes resultados pode ser observado que os 
aditivos apresentaram comportamentos similares quanto a 
mistura, apenas diferenciando quanto a solicitação do nível 
de torque para a virada do concreto sendo menor para os 
aditivos CT e CS. O aditivo CD, assim como para o caso 
do CA14M e Secar-71, mostrou-se o mais eficiente aliando 
uma alta fluidez (80%) com alta trabalhabilidade (50 min). 
Por outro lado, a preparação de concretos utilizando-se 
Alphabond 300 resultou em composições com menor 
fluidez as quais consumiram maiores teores de água, 
quando comparado aos outros ligantes estudados. O fato 
das partículas de ρ- alumina apresentarem uma superfície 
meta-estável e microporosa eleva a área superficial destas 
aumentando o consumo de água [5, 6].
Estudos anteriores também mostraram que a hidratação 
do Alphabond 300 é sensivelmente retardada na presença 
dos aditivos ácido cítrico e citrato [9]. O mecanismo de 
bloqueio da hidratação das partículas de alumina hidratável 
devido a adsorção das moléculas desses aditivos caracteriza 
a sua ação retardadora. Por se tratar de moléculas pequenas 
Figura 4: Comportamento de mistura de concretos preparados com 
Secar-71 na presença de diferentes aditivos dispersantes.
[Figure 4: Mixing curve profiles for the Secar-71 containing 
castables in the presence of different dispersant additives.]
Figura 5: Fluidez e Trabalhabilidade de concretos preparados com 
Secar-71 na presença de diferentes aditivos dispersantes.
[Figure 5: Fluidity and workability for the Secar-71 containing 
castables in the presence of different dispersant additives.]
Figura 7: Fluidez e Trabalhabilidade de concretos preparados com 
Alphabond 300 na presença de diferentes aditivos dispersantes.
[Figure 7: Fluidity and workability for the Alphabond 300 
containing castables in the presence of different dispersant 
additives.]
Figura 6: Comportamento de mistura de concretos preparados com 
Alphabond 300 na presença de diferentes aditivos dispersantes.
[Figure 6: Mixing curve profiles for the Alphabond 300 containing 
castables in the presence of different dispersant additives.]
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deve recobrir mais eficientemente as superfícies quando 
comparado a adsorção dos demais aditivos. O tempo de 
pega desse ligante variou de 11 min para aproximadamente 
100 e 200 min na presença de 0,1 mg/m2 de citrato e ácido 
cítrico, respectivamente [9]. Isso pode justificar a elevada 
trabalhabilidade observada na presença de citrato (Fig. 7). 
O efeito retardador sobre a pega do concreto (aumento da 
trabalhabilidade) quando na presença de ácido cítrico deveria 
se mostrar ainda mais intenso baseando-se no retardamento 
do mecanismo de hidratação. Entretanto, na presença de 
ácido cítrico foi verificado redução na trabalhabilidade 
quando comparada ao citrato a qual pode ser atribuída a 
queda de pH promovendo a aglomeração das partículas da 
matriz.
CONCLUSÕES
A adequada dispersão do ligante hidráulico, quanto à 
determinação do tipo e teor de aditivo dispersante, exerce 
um papel primordial quanto à otimização da fluidez do 
concreto refratário. 
A “pega” inicial do concreto pode ocorrer devido ao 
efeito direto da formação de fases hidratadas do ligante 
mas também por efeito indireto causando aglomeração das 
partículas da matriz. Os aditivos ácido cítrico e citrato, apesar 
do efeito retardador sobre a precipitação de fases hidratadas, 
promovem redução da trabalhabilidade do concreto devido 
a afinidade desses aditivos pelos íons cálcio o que promove 
um aumento da dissolução das partículas de cimento 
gerando um aumento da força iônica do meio. O aumento da 
força iônica resulta na compressão da dupla camada elétrica 
das partículas da matriz, reduzindo a repulsão eletrostática 
entre as mesmas. Este efeito é acentuado devido à formação 
de uma camada estérica e eletrostática pouco espessa mais 
susceptível ao aumento da força iônica e a queda de pH 
quando na presença de AC.
Na presença de alumina hidratável ocorre aumento da 
trabalhabilidade do concreto na presença de citrato devido ao 
bloqueio da hidratação das partículas causado pela adsorção 
das suas moléculas. Já na presença de ácido cítrico, apesar 
do seu significativo efeito retardador da hidratação, a queda 
de pH promove aglomeração das partículas da matriz.
AgRADECIMENTOS
A Almatis e a Lafarge Aluminates pelo fornecimento 
das matérias-primas e à FAPESP e CNPq pelo suporte 
financeiro.
REFERÊNCIAS 
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(Rec. 18/12/2006, Ac. 23/02/2007)
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